Alcool Aldéhyde Cétone Exo [PDF]

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ALCOOLS – ALDEHYDES ET CETONES

Exercices Exercice 1 L’hydratation d’un alcène Cn H 2 n conduit à un seul composé organique A renfermant 21,6% en masse d’oxygène. 2) Quelle est sa formule brute ? Quelles sont les formules semi développées compatible avec cette formule brute ? 3) à L’alcène de départ ne peut conduire qu’à un seul composé d’hydratation. Quelle est parmi les formules demandées à la question 2) celle qui convient ? En déduire l’alcène initial. On donne : masses molaire atomiques en g/mol : O : 16 ; H = 1 ; C : 12

Exercice 2 1) Un alcool saturé A a pour masse molaire 60 g/mol. Quelle est sa formule brute ? 2) On procède par une oxydation ménagée de A par du dichromate de potassium en milieu acide. Le composé obtenu ne réagi ni sur le réactif de tollens, ni sur la liqueur de fehling. Par contre ; il donne un précipité jaune avec la D.N.P.H. Montrer que ces renseignements permettent de déterminer la formule développée de cet alcool. Quel est son nom ? 3) Ecrire l’équation bilan de la réaction effectuée.

R − CH = CH 2 est hydraté en présence d’acide sulfurique. Quelles sont les

deux composées susceptibles d’être obtenus ? 2) Pratiquement on considère qu’un seul composé se forme .Soit A ce composé .On fait réagir 20 g de A avec une solution de dichromate de potassium et d’acide sulfurique. Le composé B obtenu, de masse molaire M =58 g/mol donne un précipité avec la D.N.P.H. mais ne réduit pas la liqueur de Fehling. En déduire la nature de A et de B .Ecrire leur formule semi développée et donner leur nom. 3) Ecrire l’équation bilan de la réaction entre le composé A et l’ion dichromate. 4) Quel volume minimal de la solution de dichromate et de potassium de concentration C = 1mol/L faut-il utiliser pour que la totalité du composé A soit oxydé ?

Exercice 4 2− 11,5 g d’éthanol, corps A sont traités par un excès d’ions dichromate Cr2O7

présence

+

d’ions H 3O . On obtient un mélange de deux corps B et C : B fait rosir le réactif de schiff et C est un acide carboxylique. a) Ecrire et équilibrer les équations des réactions permettant de passer de A à B, puis De B à C b) On obtient 9 g du corps C. Calculer la masse de B restante dans le mélange sachant que sachant que tout l’éthanol a réagi.

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Exercice 3 1) L’alcène

EXERCICES - CORRIGES www.succes-assure.com Exercice 5 a) Par oxydation ménagée d’un composé organique A, on obtient un composé B qui donne un précipité jaune avec la D.N.P.H. et fait rosir le réactif de Schiff. En déduire la nature de A et de B et donner les formules générales de ces deux corps. b) On ajoute à B une solution de dichromate de potassium en milieu acide ; la solution devient verte et on obtient un composé organique C. Donner en justifiant votre réponse, la formule générale de C. c) C peut agir sur A, on obtient alors du propanoate de propyle. - En déduire les formules semi développées de A B et C et indiquer les noms de ces trois composés. - Ecrire l’équation bilan de la réaction qui a permis d’obtenir C à partir de B.

Exercice 6 L’hydratation complète de 16,8g de propène conduit à un mélange de deux alcools isomères A et B. 1) Donner les noms et les classes des alcools formés. On désignera par A l’alcool primaire. 2) A et B mélangés est oxydés en milieu acide par le dichromate de potassium en excès. L’on sépare par des méthodes chimiques et que l’on dissout dans l’eau. On constate que la solution contenant D donne un précipité jaune avec la D.N.P.H, et ne conduit le courant électrique. La solution contenant C ne donne aucun précipité avec la D.N.P.H. elle conduit le courant électrique et son PH est inférieur à 7. a) Identifier C et D en justifiant la réponse. b) Quel est l’alcool qui a conduit à C ? c) On fait agir la solution C avec l’hydroxyde de sodium de concentration

Cb = 0, 25mol / L.

Vb = 200ml de solution nA d’hydroxyde de sodium. Déduire de cette mesure la proportion de la quantité de nA + nb matière n A de l’alcool A à la quantité de matière totale des alcools A et B produit par L’équivalence acido-basique est atteinte pour un volume

l’hydratation du propène.

Un composé organique A est un alcool dérivant d’un alcane. La chaîne carbonée de sa molécule est linéaire et possède cinq (5) atomes de carbone. L’action progressive d’une solution acide de dichromate de potassium sur cet alcool permet de mettre en évidence la formation de deux corps organiques. En effet, en chauffant la solution obtenue, on constate que les vapeurs, au début de l’addition de la solution oxydante, fait rosir un papier imbibé de réactif de Schiff , puis fait jaunir un papier imbibé de bleu de Bromothymol. 1) Donner la formule développée et le nom de l’alcool A .justifier, la réponse. 2) Ecrire les équations bilans de la formations des deux produits d’oxydation B et C (Bilans de A à B et de A à C). On donnera les formules semi développées et les noms de B et de C. 3) A 22 g d’alcool A, on ajoute 0,15 mol de dichromate de potassium en solution aqueuse acide. En supposant des réactions de rendement 100%, en déduire les masses de B et C obtenues (A ayant complètement disparu).

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Exercice 7 (Bac D 92 Session Remplacement)

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Exercice 8 (Bac D 95 Session de Remplacement) On dispose d’un mélange de 13,56g d’un alcool A noté R-OH et de 22,4g d’un alcool) chaîne linéaire B, isomère de A. On procède) l’oxydation mélangée, en milieu acide de ce mélange par une solution aqueuse de dichromate de potassium en excès. A donne C, et B donne D par des réactions totales. On sépare C et D par un procédé convenable. On dissout C dans de l’eau et on complète le volume à 100 ml. On prélève 10 ml de la solution obtenue que l’on dose par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium à 1 mol/L. L’équivalence acido-basique est atteinte quand on a versé 22,6 ml de la solution basique. 1) Quelle est la fonction chimique de C ? Quelle est sa formule générale ? 2) Ecrire l’équation de la réaction entre C et la solution d’hydroxyde de sodium. 3) Déduire du dosage effectué la masse molaire de R. 4) Quelle et la formule semi développée de A ? Quel est son nom ? 5) Quelle est la formule semi développée de B Quel est son nom ? 6) Quelle est la fonction chimique de D ? Quel est son nom ? 2− 7) Ecrire l’équation bilan de la réaction entre B et les ions Cr2O7 sachant que les deux couples mis en jeu sont Cr2O7

2−

/ Cr 3 + et D/B

8) Quelle est la composition molaire du mélange initial ?

Exercice 9 (Bac D 97 Session Normale)

le nom. c) Etablir l’équation bilan de la réaction de l’oxydation de l’alcool B en D par l’ion dichromate. 3) Le produit D obtenu, isolé est dissout dans l’eau et donne 0,5L d’une solution S .Il faut 3 −2 un volume Vb = 8,0cm de solution de soude de concentration molaire cb = 1,0.10 mol / L pour doser

20,0cm3 de solution S.

a) Calculer le nombre de moles de D contenues dans 0,50 L de la solution S. b) Le rendement de la transformation de A en D est 8%. Calculer la masse de A qui a été hydratée.

Exercice 10 (Bac D92 session normale) Un composé organique B, liquide ne contient que du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène. L’analyse montre que cette substance contient en masse : 66,7 % de carbone,

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1) L’hydratation d’un alcène A dont la molécule contient 4 atomes de carbones donne deux alcool B et B’. L’alcool B’ est majoritaire. L’oxydation ménagée de B donne un produit C qui donne un précipité jaune avec la D.N.P.H et réagit avec le réactif de Schiff. L’oxydation ménagée de B’ avec l’ion dichromate en milieu acide n’est pas possible. a) Préciser la fonction du Composé C et la classe des alcools B et B’. b) En déduire les formules semi développées des produits B’ A, B et C . 2 a) Si on poursuit l’oxydation ménagée de B par un excès de dichromate de potassium + 2− ( K + Cr2O7 ) en milieu acide, on obtient un composée D dont on donnera la formule et

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11,1% d’hydrogène et 22,2% d’oxygène. 1) Déterminer sa formule brute sachant que sa masse molaire vaut 72 g/mol. 2) Si on verse quelques gouttes de la substance B dans un tube à essai contenant de la D.N.P.H On obtient un précipité jaune. Quelles sont les formules semi –développée que l’on peut envisager pour le liquide B ? Indiquer également les noms des produits correspondants à chaque formule. 3) Une solution de dichromate de potassium en milieu acide est réduite par le composé B A quelle famille le produit organique B appartient-il ? Indiquer la (ou les) formules développées (s) que l’on peut retenir. 4) Le corps B est en fait l’isomère à chaîne ramifiée. Indiquer la formule développée et le nom du corps organique C obtenu dans la réaction de B avec la solution de dichromate de potassium. Ecrire l’équation bilan de la réaction d’oxydoréduction qui conduit B à C. 5) Le liquide B provient de l’oxydation ménagée d’un alcool A. Préciser son nom, sa clase et sa formule semi- développée. Peut- obtenir à partir de l’hydratation en milieu acide d’un alcène. On donne : masses molaires atomiques en g/mol : C : 12 ; H=1 ; O : 16.

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CORRIGES Exercice 1

1- A est un alcool. 2- Formule brute de A. La formule générale des alcools est:Cn H 2 n +1OH 16 M = A 100 0O A:C4 H10O 0

MA=

16 × 100 =74 g.mol-1 ⇒ 14n+18=74 donc n=4 21,6

Formules sémi-développées CH3 − CH 2 − CH 2 − CH 2 − OH butan-1-ol

CH3 − CH 2 − CH ( OH ) − CH 3 CH3 − CH 2 − CH ( CH3 ) − OH CH3

butan-2-ol 2-méthylpropan-1-ol

( 2-mèthylpropan-2-ol )

CH 3 - C - CH 3 OH

3/ La formule brute de l'alcène est:C4 H 8 Les formules sémi-développées possibles sont: CH3 − CH 2 − CH = CH 2 but-1-ène CH3 − CH = CH = CH 3

but-2-ène

CH3

CH 3 - CH = CH 3

( 2-mèthylpropène )

Exercice 2

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La formule qui convient est le butan-2-ol ; l’alcène initial est le but-2-ène Seule l’hydratation du but-2-ène donne un seul composé.

EXERCICES - CORRIGES www.succes-assure.com 1- Formule générale d'un mono alcool saturé est:C n H 2 n +1OH M=12n+1. ( 2n+2 ) + 16 × 1 = (14n + 18 ) g/mol

or M=60g/mol donc 14n + 18 = 60 ⇒ n = 3 Formule brute :C3 H 8O ; c'est le propanol. Cet alcool peut etre CH3 − CH 2 − CH 2 − OH CH3 − CH ( OH ) − CH 3

( propan2-ol )

( propan1-ol )

2 − La réaction avec la DNPH montre que l'oxydation a fourni un composé carbonyle donc ce comosé est soit un Aldehyde soit une cétone L'abscence de réaction avec le réactif de Tollens et de la Liqueur de Feling montre ce composé n'est pas un Aldéhyde . C'est une cétone : le propanone :CH3CO-CH 3

l'alcool est donc le propan-2-ol CH3 − CH ( OH ) − CH 3 3 − Equation bilan. Cr2O72 − + 14 H3O+ + 6e − → 2Cr 3+ + 21 H 2 O

3 ( CH 3 − CH ( OH ) − CH 3 + 2 H 2 O → CH 3CO-CH3 + 2 H3O+ + 2e − ) 3

CH 3 − CH ( OH ) − CH 3 Cr2O72− + 8H 3O + → CH 3CO-CH 3 2Cr 3+ + 15 H 2 O + 3 +

Exercice

3

1- composés suscetibles d'etre obtenus:  R − CH 2 − CH 2 − OH R-CH=CH 2 + H 2O →   R − CH − CH 3 2- B test positif avec la DNPH et test négatif avec la liqueur de Feling ⇒ B est une cétone donc A est un Alcool secondaire. Formule sémi-développée et nom:

B propanone : CH 3 -C-CH 3

A: propan-2-ol CH 3 -CH ( OH ) -CH 3

3- Equation bilan de la réaction: 3- Equation bilan de la réaction: Cr2O72 − + 14 H 3O + + 6e − → 2Cr 3+ + 21H 2O

3 ( CH 3 − CH ( OH ) − CH 3 + 2 H 2O → CH 3 − CO − CH 3 + 2 H 3O + + 2e − )

3CH 3 − CH ( OH ) − CH 3

+

Cr2O72 − + 8 H 3O + 3CH 3 − CO − CH 3 + 2Cr 3+ + 15 H 2O

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B : C n H 2n+1 -C-CH 3 ; M B =14n+44=58 ⇒ n=1 o

EXERCICES - CORRIGES www.succes-assure.com 4- Volume minimale V ( KCr2O7 )

(

)

nA = n Cr2O72 − = n ( KCr2O7 ) 3 mA m n Or n A = ⇒ n ( KCr2O7 ) = A : on a V ( KCr2O7 ) = MA 3M A C D'après l'équation bilan :

V ( KCr2O7 ) =

Exercice

mA 3M A .C

AN: V ( KCr2O7 ) =

20 ⇒ V = 0,11L 3 × 60 × 1

4

3- Equation bilan de la réaction: Cr2O72− + 14 H 3O + + 6e− → 2Cr 3+ + 7 H 2O

3 ( CH 3 − CH 2 − OH → CH 3 − COH + 2 H + + 2e − ) 3CH 3 − CH 2 − OH

+

Cr2O72 − + 8 H + → 3CH 3 − COH + 2Cr 3+ + 7 H 2O

i de B à C : C acide éthanoique Cr2O72 − + 14 H + + 6e − → 2Cr 3+ + 7 H 2O

3 ( CH 3 − COH + H 2O → CH 3 − COOH + 2 H + + 2e− ) 3CH 3 − COH

Cr O 2− + 8 H + → 3CH − COOH + 2Cr 3+ + 4 H 2O

3 + 2 7 b- Masse de B restant dans le mélange

i Nombre de mol de A: n A =

mA 11,5 = ⇒ nA = 0, 25 mol MA 46

i Nombre de mol de C: n C = 60

mC ⇒ n C = 0,15 mol MC

i Nombre de mol de B restant n B = nA − nC = 0, 25 − 0,15 ⇒ n B = 0,1 mol

Exercice 5 a-Nature de A et B

Oxydation  B test positif avec la DNPH test positf avec le réactif de Schiff

A B est donc un Aldéhyde R-COH. L’oxydation ménagée de A donne un Aldéhyde, A est donc un alcool primaire

R-CH 2 − OH

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i Nombre de mol de B restant est m B = nB .M B 0,1× 44 ⇒ m B = 4, 4g

EXERCICES - CORRIGES www.succes-assure.com b-Formule générale de C la solution devient verte signifie que B a réduit l’ion dichromate. Le corps obtenu est donc un acide. C : acide propanoïque : R-COOH

c) C+A  propanoate de propyle ( ester ) + eau. A: CH3 − CH 2 − CH 2 − OH propan-1-ol C: CH 3 − CH 2 − COOH acide propanoique B:CH 3 − CH 2 − CHO propanal.

Equation -bilan de la eéaction qui a permis dobtenir C à partir de B Cr2O72− + 14 H + + 6e− → 2Cr 3+ + 7 H 2O

3 ( CH 3 − CH 2 − CHO + H 2O → CH 3 − CH 2COOH + 2 H + + 2e− ) 3CH 3 − CH 2 − CHO Exercice

+

Cr2O72− + 8 H + → CH 3 − CH 2COOH + 2Cr 3+ + 4 H 2O

6

1- Nom et classe des alcoos formés CH 3 − CH 2 − CH 2 − OH ( A ) propan-1-ol ( ol I ) CH 3 − CH = CH 2 + H 2O →  ( B) propan-2-ol ( ol II ) CH 3 − CH ( OH ) − CH 3 2 − Identification de C et D a) C test négatif avec la DNPH et PH〈 7 ⇒ C est un acide carboxylique D test positif avec la DNPH et ne conduit pas le courant ⇒ D est une cétone

( oxydant en excès ) . C : acide propanoique CH 3 − CH 2 − COOH D : propanone CH 3 − C − CH 3 O b) L'alcool qui conduit à C est l'alcool A nA 3- proportion n A +n B n C = 0,25 × 0,2=5.10-2 mol or n C =n A

i Le nombre de mol du propène est : n= n A + n B = Exercice 7

m 16,8 nA 5.10-2 = ⇒ n A + n B = 0, 4 mol ⇒ = = 0,125 M 42 n A +n B 0, 4

(bac D 92 remplacement)

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i Il s'agit d'un dosage acido-basique . A l'équivalence n C =n NaOH =C b Vb

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1- La chaine carbonée de A est linéaire A+KCr2O → B + C Le réactif de schiff rosit : ceci prouve la formation d'un aldehyde. Le papier au bleu de bromothymol jaunit : formation d'un acide carboxylique .A est un alcool primaire:CH 3 − CH 2 − CH 2 − CH 2 − CH 2 − OH ( pentan-1-ol ) Soit R − CH 2OH avec R=C4 H 9 2- Réaction de A à B Cr2O72 − + 14 H 3O + + 6e − → 2Cr 3+ + 21H 2O

3 ( R − CH 2OH + 2 H 2O → R − COH + 2 H 3O + + 2e − ) 3R − CH 2OH + Cr2O72 − + 8 H 3O + → 3R − COH + 2Cr 3+ + 15 H 2O R − COH ≡ C4 H 9CHO pentanal iRéaction de A à C 2 ( Cr2O72 − + 14 H 3O + + 6e − → 2Cr 3+ + 21H 2O )

3 ( R − CH 2OH + 5 H 2O → R − COOH + 4 H 3O + + 4e− ) 3R − CH 2OH

2Cr2O72− + 16 H 3O + → 3R − COOH + 4Cr 3+ + 27 H 2O 3 − Equation ci-dessous on tire: +

3A+Cr2O72− → 3B 3B + Cr2O72 − → 3C 3 A + 2Cr2O72− → 3C

nombre de mol de A

nA =

mA 22 = = 0, 25 mol de A à C M A 88

nA 0, 25 = 2× = 0,17 mol: oxydant en défaut car on a 0,15 mol deA à B 3 3 1 1 n ( Cr2O72− ) = n A = × 0, 25 = 0, 083 mol utilisé 3 3 il reste : 0,15-0,083=0,067 mol pour oxyder B n C = 3n ( Cr2O72 − ) ⇒ n C = 0, 067 × 3 ⇒ n C = 0, 2 mol m C = nC .M C = 0, 2 × 102 ⇒ m C = 20, 4 g nombre de mol de B n A = nB + nC ⇒ nB = n A − nC = 0, 25 − 0, 2 ⇒ nB = 0, 05 mol Masse de B : m B = nB × M B = 0, 05 × 86 ⇒ m B = 4,3 g

Exercice 8 (bac D 95 remplacement)

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n ( Cr2O72− ) = 2

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1- obtention de l'équivalence acido-basique au cours de la réaction entre C et l'hydroxyde de Sodium montre que C est un acide carboxylique sa formule générale est Cn H 2 n +1COOH 2 − Réaction entre C et l'hydroxyde de sodium

Cn H 2 n +1COOH + ( Na + + OH − ) → C n H 2 n +1COO − + Na + + H 2O 3 − Soit Va le volume d'acide dosé de concentration Ca et VbE le volume de base versé à l'équivalence , Cb sa concentration . On a : Ca Va = Cb VbE D'ou Ca =

VbE Va

La quantité de matière de C dans 100 mL de la solution d'acide est : V n=CaV = Cb bE .V VA m m Les réactions étant totales , on a : n= A soit M A = A où M A est MA n la masse molaire de l'alcool A . Ainsi M A = mA

VA et la masse molaire Cb VbE .V

du radical R est M ( R ) = M A − M ( OH ) ; AN: M ( R ) = 43g 4 − Formule sémi-développée et nom de A.

C est obtenu par oxydation ménagée avec le bichromate de potassium en excès de A donc A est un alcool primaire Or R est de la formule Cn H 2 n +1 Donc M ( R ) = 14n + 1 = 43 d'où n=3

Formule sémi-développée et nom de B L'unique isomère linéaire de A qui soit un alcool est: CH 3 − CH ( OH ) − CH 3 c'est la formule sémi-développée de B ; nom: propan-2-ol 5- D est obtenu à partir de B par oxydation ménagée par le dichromate de potassium en excès .Or B est un alcool secondaire donc D est une cétone. C'est le propanone CH3 − C − CH3

6- Equation bilan de la réaction entre B et les ions bichromates Cr2O72− Cr2O72− + 14 H + + 6e− → 2Cr 3+ + 7 H 2O

3 ( CH3 − CH ( OH ) − CH 3 → CH3 − C − CH 3 + 2 H + + 2e − ) o

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La formule sémi-développée de A est CH3 − CH 2 − CH 2 − OH propan-1-ol

EXERCICES - CORRIGES www.succes-assure.com 3

CH3 − CH ( OH ) − CH

+

Cr2O72− + 8 H + → 3CH 3 − C − CH3 + 2Cr 3+ + 7 H 2O o

7 Composition du mélange initial M ( A ) = M ( B ) = 60 g/mol nA =

mA MA

mB n B = 0374 mol soit 62,3 0 0 MB

; n A = 0, 226 mol. Soit 37,7 0 0 ; n B =

Exercice 9 (bac C 97 session normale)

1- L'hydration d'un alcène A donc la molécule contient 4 atomes de carbones donne deux alcools B et B' avec B' majoritaire on a : A+H 2 O → B-B' : B ( oxydation ménagée) C : B ( oxydation ménagée) impossible a- Le corps C précipite avec le 2,4-DNPH et réagit avec le réactif de schiff . Le produit C est donc un aldéhyde .Le corps B est donc un alcool primaire, et B' un alcool tertiaire b- Les formules sémi-développées des produits A ; B ; B' ; C A: CH 2 = CH 3 CH3

B: CH 3 = CH 2 − OH CH3

OH B' : CH 3 − C − CH 3 CH3

OH CH 3 − CH − C acide 2-méthylpropanoique CH3 o b- Une oxydation ménagée de B par excès de dichromate de potassium , l'équation bilan est la suivante: 2 ( Cr2O72−14 H + + 6e − → 2Cr 3+ + 7 H 2O )

3 ( C3 H 7 − CH 2OH + H 2O → C3 H 7 − COOH + 4 H + + 4e − ) 3

C3 H 7 − CH 2OH

+

2Cr2O72 − + 8 H + → 3C3 H 7 − COOH +4Cr 3+ + 11H 2O

au lieu de H + l'équation bilan devient : 3C3 H 7 − CH 2 − OH + 2Cr2O72 − + 16 H 3O + → 3C3 H 7 − COOH +4Cr 3+ + 27 H 2O

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b) Mais comme dans une solution ionique , on a les ions H 3O +

EXERCICES - CORRIGES www.succes-assure.com 3-a) Nombre de mol du produit D dans 20 cm3 de solution s A l'équilibre , on a : n a = CaVa = CbVb = 8.10−3 × 10−2 ⇒ n a = 8.10 −5 mol Ainsi dans 0,5 L de cette meme solution S, il y a nD = na ×

Vs avec VS = 0, 5 L et Vs = 0, 02 L VS

0,5 = 2.10−3 ⇒ n D = 2.10−3 mol 0, 02 b- soit r le rendement AN: n D = 8.10 −5 ×

n D formée nD M M = = n D A d'où mA = n D × A nA initiale  mA  mA r    MA 

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r=